为了有效监测光电复合海缆的绝缘状况, 基于迭代法改进了IEC60287电缆载流量和温度场计算标准, 在有限元数值分析软件包COMSOL中基于热电耦合模块建立了110 kV YJQ41×300 mm2海缆温度场模型, 与改进IEC60287标准比较验证了建模方法的准确性, 在此基础上确定了不同载流量下海缆模型最佳的分析范围。建模研究了海缆正常运行和绝缘性能下降情况下载流量和环境温度对光纤温升的影响; 采用介质损耗表征绝缘状况, 分析获得了典型介损值下光纤相对温升的变化规律。结果表明: 正常情况下光纤温升随载流量的增加近似成平方增大, 随环境温度的增加近似线性增大, 增速较慢; 海缆绝缘性能下降时光纤相对温升随tanδ的增加成正比增大, 相对而言, 受环境温度的影响很小。根据上述研究, 提出了基于光纤相对温升和海缆载流量的介损计算公式和基于光纤相对温升的海缆绝缘状态监测方法。较之现有基于电气量的绝缘监测方法, 该方法不易遭受电磁干扰的影响。在光电复合海缆在线监测方面具有参考应用价值。

海底电缆在装载、运输、敷设和运行过程中, 受外界多种因素的影响时常会发生扭转, 利用建模仿真的方法不仅可以克服实体试验操作困难的难题, 还可获得实体试验难以提取的数据。文章利用ANSYS软件建立海底电缆扭转的有限元模型, 进行了单元类型的选择、各层材料属性及参数的确定和网格划分方式的选择, 并且分析、控制了影响计算时间和精度的因素, 最后对海底电缆施加扭转载荷, 仿真扭转发生过程, 获取铜导体和光单元的应力及应变数据, 为分析海底电缆扭转的力学特性提供了一种可行方案。

三芯光纤复合海底电缆(简称为“海缆”)在运输、敷设和运行的过程中经常会产生拉伸的机械行为, 对其进行拉伸建模仿真, 可获得实体试验难以得到的应力、应变等数据。文章通过建立海缆拉伸有限元模型, 模拟了海缆的拉伸过程。首先根据海缆拉伸的力学特点对结构进行简化, 得到三芯海缆的几何模型；然后对其施加约束及速度载荷, 控制沙漏能, 仿真轴向拉伸过程；最后对数据进行有效提取和处理, 获得海缆的应力与应变, 为研究海缆的力学性能、判断海缆工作状态提供了参考。